·492· 北京科技大学学报 第36卷 Ganguly和Pol、Tszeng及Mishnaevsky 44.2%、60.1%和66.9% 等切的研究表明，在颗粒的团簇区有较大的内 图3(d)中的黑色部分为孔隙，主要存在于碳 应力，容易引起复合材料的破坏，颗粒的团簇会 化硅颗粒的团聚区.烧结坯在760℃伪半固态触变 降低复合材料的失效应变，所以应尽量避免颗粒 时，碳化硅还是固相，起骨架的作用：而铝已经熔化， 的团聚现象.一般来说，颗粒分布越均匀，材料的 挤压过程可使铝液渗到碳化硅骨架中并与之结合 失效应变也越高，为使SiC颗粒在基体中分布均 在碳化硅颗粒的团聚区，颗粒的间隙很小，铝液很难 匀并提高其含量，还需后道工序一伪半固态触 渗透其中，因而出现了个别孔隙 变成形. 图4为SiC体积分数分别为40%、56%、63%的 经伪半固态触变后，获得不同SC含量的电子 SiCp/Al电子封装材料经三点弯曲试验断裂后的断 封装材料，其组织典型形貌如图3(b)~(d)所示. 口形貌.从图中可以看出，断口中存在A1基体断裂 可见SiC颗粒均匀、分散分布在Al基体中.采用定时引起的韧窝和SiC断裂时产生的解离台阶，其主 量金相法测定SiC颗粒的体积分数分别达40%、 要断裂方式为SiC颗粒的穿晶脆性断裂，同时伴随 56%和63%，能谱测定SiC的质量分数分别为 有A!基体的韧性断裂 图4SiCp/A1复合材料断口组织形貌.SiC体积分数：(a)40%:(b)56%:(c)63%:(d)图(b)局部放大 Fig.4 Fractographs of SiCp/Al composites with the different volume fraction SiC:(a)40%(b)56%:(c)63%:(d)enlargement of Fig.4(b) 3.2复合材料性能 表3SiCp/A1复合材料的实测密度和相对密度 Table 3 Practical density and relative density of SiCp/Al composites 从电子封装材料上取样进行性能测定 SiC体积 实测密度/ 理论密度/ 用Archimedes排水法原理测定复合材料的密 致密度 分数/% (g"em-3) (g"cm-3) 度，由复合法计算出其理论密度见表3.随着SiC体 40 2.89 2.900 0.997 积分数的增加，复合材料的密度逐渐增加，致密度基 56 2.94 2.980 0.987 本不变(99%). 63 2.97 3.015 0.985 测得复合材料的抗压强度和抗弯强度见图5. 随着SC颗粒体积分数的增加，复合材料室温下的 用R-3激光导热仪测得室温下热扩散系数， 抗压强度和抗弯强度逐渐增加.颗粒形状对材料的 然后计算出其热导率，材料的热导率入与密度P、比 力学性能有着重要影响图，材料制备前，SiC颗粒应 热容c,和热扩散系数a的关系为入=cp. 钝化处理 采用复合法则得出该复合材料的比热容，并计北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 Ganguly 和 Pool ［15］、Tszeng ［16］ 及 Mishnaevsky 等［17］的研究 表 明，在颗粒的团簇区有较大的内 应力，容易引起复合材料的破坏，颗粒的团簇会 降低复合材料的失效应变，所以应尽量避免颗粒 的团聚现象． 一般来说，颗粒分布越均匀，材料的 失效应变也越高，为使 SiC 颗粒在基体中分布均 匀并提高其含量，还需后道工序———伪半固态触 变成形． 经伪半固态触变后，获得不同 SiC 含量的电子 封装材料，其组织典型形貌如图 3( b) ～ ( d) 所示． 可见 SiC 颗粒均匀、分散分布在 Al 基体中． 采用定 量金相法测定 SiC 颗粒的体积分数分别达 40% 、 56% 和 63% ，能 谱 测 定 SiC 的 质 量 分 数 分 别 为 44. 2% 、60. 1% 和 66. 9% ． 图 3( d) 中的黑色部分为孔隙，主要存在于碳 化硅颗粒的团聚区． 烧结坯在 760 ℃ 伪半固态触变 时，碳化硅还是固相，起骨架的作用; 而铝已经熔化， 挤压过程可使铝液渗到碳化硅骨架中并与之结合． 在碳化硅颗粒的团聚区，颗粒的间隙很小，铝液很难 渗透其中，因而出现了个别孔隙． 图 4 为 SiC 体积分数分别为 40% 、56% 、63% 的 SiCp /Al 电子封装材料经三点弯曲试验断裂后的断 口形貌． 从图中可以看出，断口中存在 Al 基体断裂 时引起的韧窝和 SiC 断裂时产生的解离台阶，其主 要断裂方式为 SiC 颗粒的穿晶脆性断裂，同时伴随 有 Al 基体的韧性断裂． 图 4 SiCp /Al 复合材料断口组织形貌． SiC 体积分数: ( a) 40% ; ( b) 56% ; ( c) 63% ; ( d) 图( b) 局部放大 Fig． 4 Fractographs of SiCp /Al composites with the different volume fraction SiC: ( a) 40% ; ( b) 56% ; ( c) 63% ; ( d) enlargement of Fig． 4( b) 3. 2 复合材料性能 从电子封装材料上取样进行性能测定． 用 Archimedes 排水法原理测定复合材料的密 度，由复合法计算出其理论密度见表 3． 随着 SiC 体 积分数的增加，复合材料的密度逐渐增加，致密度基 本不变( 99% ) ． 测得复合材料的抗压强度和抗弯强度见图 5． 随着 SiC 颗粒体积分数的增加，复合材料室温下的 抗压强度和抗弯强度逐渐增加． 颗粒形状对材料的 力学性能有着重要影响［18］，材料制备前，SiC 颗粒应 钝化处理． 表 3 SiCp /Al 复合材料的实测密度和相对密度 Table 3 Practical density and relative density of SiCp /Al composites SiC 体积 分数/% 实测密度/ ( g·cm － 3 ) 理论密度/ ( g·cm － 3 ) 致密度 40 2. 89 2. 900 0. 997 56 2. 94 2. 980 0. 987 63 2. 97 3. 015 0. 985 用 JＲ--3 激光导热仪测得室温下热扩散系数， 然后计算出其热导率，材料的热导率 λ 与密度 ρ、比 热容 cp 和热扩散系数 α 的关系为 λ = cpαρ． 采用复合法则得出该复合材料的比热容，并计 ·492·